復興大道跨江漢運河橋工程總體設計

潘凡

[林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司武漢分公司，湖北 武漢 430020]

0 引言

復興大道跨越江漢運河現狀有老G318 國道跨河橋，橋梁為公路橋梁，雙向4 車道，兩側設置防撞護欄，老橋全寬15 m。

雖然現狀老橋經檢測滿足通行要求，但是僅雙向4 車道且無人行道，無法滿足總體規劃要求，因此對此進行方案研究，經過多次方案設計專家評審會確定橋梁總體方案，橋梁采用在G318 國道北側設置新橋拼寬，接江漢運河橋兩側道路系統。

1 工程概況

項目西起于規劃中的復興大道西延線，向東布線，上跨規劃高沙路和現狀西側堤壩路后，繼續向東上跨江漢運河，而后上跨東側現狀堤壩路和規劃濱江路，終點接復興大道（原城北快速路）。設計線路按照城市快速路標準，設計速度80 km/h，路線總長700 m，含特大橋一座（344 m=75.5 m+183 m+75.5 m），為雙塔斜拉景觀橋。圖1 為項目總圖。

圖1 項目總圖

2 設計標準

道路等級為城市快速路；設計車速80 km/h；設計荷載為城-A 級；15 m 寬。原有老橋：2.5 m（非機動車道）+12 m（車行道）+0.5 m（防撞護欄）。

27.8 m 拼寬橋：3.15 m （拉索區）+15.5 m （車行道）+3.15 m（拉索區）+6 m（人非共板）。

3 橋梁方案設計

3.1 設計主題

荊州是一座古老文化與現代文明交相輝映的濱江城市，而荊州高新區作為國家級的高新區，正朝著打造中國綠谷的目標奮力邁進，隨著城市的發展，高新區將形成環境優美、風景秀麗、地方特色和歷史文化特色鮮明的國家級高新技術開發區。

精心打造城市橋梁景觀，對提升城市品牌，營造荊州文化都具有十分重要的意義與作用。“橋、水、城”互相穿插、光與影的交織，凸顯了城市的層次和立體感，橋梁是城市中連接岸與岸的線，其巨大的體量、固定不變的位置、相對的永久性和無法忽視的矚目形象給社會環境帶來深刻的影響。由此，橋梁不僅應表現出結構上的穩定連續及強勁力感與跨越能力，還要有美的形態與內涵，需要通過橋梁景觀設計來凸顯橋梁的結構美、保護橋梁主體、豐富周圍環境層次，使橋梁與整體環境協調，成為區域內新的靚麗的風景。

本項目主題為：怒放，取自含苞待放的花蕾，流暢的變截面圓形橋塔，塔頂四片外傾構造如同花瓣，又似一把火炬，象征高新區和中心城區的美好未來（見圖2）。

圖2 立面效果圖

3.2 橋型方案控制原則及邊界條件

（1）橋梁控制原則

a. 本工程設計道路等級為城市快速路，技術標準高。沿線地勢平坦，線形受地形、地貌限制條件較少，環境景觀要求高。

b. 路線起點與主要道路相交路口為平交，交叉口通行能力要盡可能與路段通行能力相匹配，以充分發揮路網的整體通行能力, 且路線上跨高沙路、堤頂規劃路、濱江路，橋下凈空需滿足設計要求，以保證規劃路網的正常通行。

c. 線路本身對道路景觀和區域環境保護的設計與處理有更高的要求。

d. 道路范圍內預留的管線較多，排水、照明、燃氣、電力電信等均需布置，必須處理好規劃管線位置與實際建設管線綜合布置設計之間的矛盾。

（2）橋梁縱斷面及接線工程

a. 縱斷面

縱斷面設計考慮以下5 點控制因素：

第一是橋梁高程作為設計關鍵控制因素，在滿足通行凈空要求，跨越兩側規劃路不小于4.5 m。

第二是滿足江漢運河凈空要求。

第三是滿足路面排水及管線敷設需求。

第四是滿足兩側接線道路規劃高程要求。

第五是橋臺臺后填土最大高度不大于4.5 m。

本項目縱斷面線形參照城市規劃路網控制標高及現狀路網標高，結合湖北省院的路線總體設計方案以及城北快速路的縱斷面線形，以江漢運河洪水位、通航凈空的要求及道路兩側地塊標高作為重點考量因素，并充分考慮排水順暢，進行路線方案縱斷面設計。

本項目上跨江漢運河橋梁段設置成 “人字坡”，橋梁最大縱坡為3.1%。全線最小坡長不大于250 m，最小凸曲線半徑為4 470 m，最小凹曲線半徑為3 900 m。縱斷面各項技術指標均滿足相關規范的技術標準。

（3）平面

本項目平面線形結合路線總體設計方案，起點為復興大道K6+700，道路向東布線，上跨規劃高沙路和現狀西側堤壩路后，繼續向東上跨江漢運河，而后上跨東側現狀堤壩路和規劃濱江路，終點接城北快速路（目前正在施工階段），終點樁號為K7+400（見圖3）。

圖3 平面布置圖

本項目線路按照城市快速路標準，設計速度80 km/h，路線總長度700 m。本項目范圍道路線形為一條直線。平面各項技術指標均滿足相關規范的技術標準。

（4）橋梁長度的確定以及孔徑的布置

a. 橋梁長度的確定

本橋橋長和主跨跨徑由江漢運河河道總體和兩側規劃道路控制。同時也受現狀318 國道現狀老橋限制。

b. 孔徑布置

上部結構跨越江漢運河，采用跨徑布置為75.5 m+183 m+75.5 m，全長344 m（見圖4）。

近年來，城市軌道交通憑借其方便快捷、運量大、安全、準點等優勢而得到廣泛的發展。但城市軌道交通車輛運行過程中產生的噪聲和振動，會嚴重影響旅客乘坐舒適性和沿途居民的生活質量。相比于剛性車輪，彈性車輪在減振降噪和降低輪軌動作用力等方面具備明顯優勢，所以許多發達國家已經開始在城軌車輛上使用彈性車輪。隨著人們越發重視城市軌道交通的安全性，對城軌車輛使用彈性輪后在碰撞事故中的安全性進行研究是非常必要的。

圖4 橋型布置圖（單位：cm）

c. 橋面布置

拼寬新橋：3.15 m（拉索區）+15.5 m（車行道）+3.15 m（拉索區）+6 m（人非共板）= 27.8 m（見圖5）。

圖5 標準斷面布置圖（單位：cm）

3.3 橋型方案設計

本項目是連接高新區和中心城區的重要通道，對促進高新區發展，融入荊州市發展規劃有重要意義，是高新區和荊州主城區連接的主要門戶，因此需要有一個標志性景觀橋作為其景觀節點。

同時需要考慮原G318 老橋的協調性，因此項目前期分析各種橋型（懸索橋因為跨徑限制，經濟性太差本項目未予以考慮）的景觀合理性。

（1）梁橋方案

梁橋能適用于該項目，但考慮到景觀性略差，同時與水務部門溝通后，水務部門不建議采用該橋型，因此未最終考慮（見圖6）。

圖6 前期連續梁方案

（2）拱橋方案

拱橋能適用于該項目，但纜索吊施工措施費較高、難度大，同時施工期間對江漢運河通航存在一定影響，因此未能最終考慮（見圖7）。

圖7 前期下承式拱橋方案（單位：m）

（3）斜拉橋方案

斜拉橋能適用于該項目，能解決好新老橋景觀銜接問題，景觀性好，同時橋塔在引江濟漢渠渠道外施工，主梁河道范圍懸臂鋪裝將通航影響降到了最低，取得了水務部門的同意，因此最終選擇了斜拉橋方案，單塔斜拉橋的經濟性、施工難度和景觀性略遜，如圖8 所示。因此最終考慮了雙塔斜拉橋方案（見圖9）。

圖8 前期單塔斜拉方案

圖9 最終選取雙塔斜拉橋橋型方案

本項目前期在方案設計階段經過了大量的方案比選和專家評審會，最終從景觀性、工程建設合理性、施工周期等多方面進行綜合比較，同時根據水務部門意見和規委會意見優化橋梁橋塔造型和跨徑，最終采用75.5+183+75.5 m 雙塔斜拉橋作為本次的設計方案（見圖10）。

圖10 方案綜合比選圖

4 主體結構設計

4.1 主梁

主梁采用單箱多室鋼箱梁結構,梁高2.0 m。鋼箱梁采用Q420qD 鋼材，鋼箱梁沿橋縱向分成13 個節段，考慮構造因素，主梁劃分為A、B、C、D、E、F 共6種類型。根據受力需要，頂板在順橋向不同區段采用了20 mm、30 mm、60 mm 三種不同的厚度。底板包括水平底板和斜底板兩部分，根據受力需要，水平底板在順橋向不同區段采用了20 mm、30 mm、60 mm三種不同的鋼板厚度。頂板下設“U”型縱肋，底板上設倒“U”型和”T”型縱肋。鋼箱梁橫隔板標準間距為6 m，標準段橫隔板厚20 mm。橫隔板上以縱、橫向板式加強肋加勁，并設有過人孔。主梁與斜拉索錨固采用鋼錨箱錨固。

圖11 鋼箱梁斷面圖（單位：cm）

4.2 主塔

主塔采用圓柱形構造，鋼塔柱采用Q420qD 鋼材高45 m（從主梁拱座頂算至塔頂），塔柱縱向從下到上共分為6 個節段，最大節段高9 m。

主塔采用外徑2.6 m 圓柱形結構，頂部采用半球形封頂。主塔上斜拉索錨固采用鋼錨箱結構，主塔與主梁采用固結。

圖12 主塔構造圖（單位：mm）

4.3 拉索

全橋共設置44 對共88 根斜拉索。斜拉索采用塔柱雙索面布置，斜拉索梁端采用錨箱直接錨固于鋼箱梁內邊腹板上，縱向索距6.5～7 m；在塔上采用鋼錨箱錨固，豎向間距2.3 m 。斜拉索單根最長約90 m，單根最大重量約6.142 t。

為了實現斜拉索的張拉及后期換索的方便，選用可實現單根張拉和單根更換的環氧涂層平行鋼絞線（外包PE 護套，外層PE 護套的顏色根據景觀設計確定。）作斜拉索，鋼絞線強度fpk=1 770 MPa。斜拉索外包HDPE 外套管。鋼絞線規格為PES.E 7-127。在斜拉索預埋管內設有內置減震器連接裝置。

4.4 基座

主橋下部結構橋墩采用塔座接承臺群樁基礎的形式，拱座采用梯形結構，底寬7 m，頂寬5 m，高度左右分別為1.5 m 和1.732 5 m，材料采用C40 混凝土，承臺采用矩形承臺，承臺高3 m，寬9.4 m，長28.4 m，材料采用C40 混凝土。

樁基礎采用群樁基礎，縱向2 排，橫向1 排6 根，均采用直徑2m 圓樁，材料采用C30 水下混凝土。

5 結語

本項目橋梁是一座造型獨特、景觀優美的橋梁，作為一座拼寬橋，他不同于常規拼寬橋，不僅能在交通功能上滿足要求，同時能與周邊環境相適應，作為該區域的標志性景觀節點可為類似橋梁建設提供借鑒。